甘志德，方伟荣，雷太奇，叶永鑫

（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海 201804）

引言

自动变速器是整车传动系统的重要零件，它能根据车辆行驶情况自动改变速比，大大提高了驾驶的便捷性和舒适性。液力电控自动变速器结构复杂，一般由液力变矩器，油泵，行星齿轮机构，差速器，换挡执行元件，控制阀体，TCU控制单元等组成。动力流分析是自动变速器设计分析的基础，也是售后问题排查的依据。

本文分析了上汽乘用车某SUV车型6AT的动力流，并对各档速比进行了计算。

1 结构简介

本文介绍的某SUV车型自动变速器是爱信小扭矩6AT，扭矩容量160Nm。它的结构如图1所示。

图1 6AT结构简图

它有两个行星排，前行星排为单级行星排，后行星排为拉维娜式双级行星排。换挡执行元件有3个离合器C1、C2、C3，2个制动器B1、B2和1个单向离合器F1。表1为各换挡执行元件的作用。表2为各换挡执行元件在不同档位的工作情况。

表1 6AT换挡执行元件作用

表2 6AT换挡执行元件各档位工作情况

2 各档动力流分析及速比计算

发动机动力输入给6AT液力变矩器后从涡轮轴输出，传递至前、后行星排，从后行星排的齿圈输出到中间轴主动齿轮，再传递至中间轴被动齿轮，最后通过主减速器和差速器输出到驱动半轴。

为便于分析计算，设6AT前行星排太阳轮和齿圈齿数分别为ZS1和ZR1；后行星排前太阳轮（Middle sun gear），后太阳轮（Rear sun gear）和齿圈齿数分别为ZS2，ZS3，ZR2。前行星排太阳轮，齿圈，行星架转速分别为nS1，nR1，nP1；后行星排前太阳轮，后太阳轮，齿圈，行星架转速分别为nS2，nS3，nR2，nP2。

前行星排为单级行星排，后行星排为拉维娜式行星排。它们的运动特性方程分别为：

前行星排：

后行星排[1][2][3]：

2.1 一档动力流分析及速比计算

当一档工作时，C1离合器工作，F1单向离合器锁止。当一档有发动机制动时，C1离合器工作，B2制动器工作。

前行星排：动力从涡轮轴传至齿圈，太阳轮固定，行星架输出。C1离合器工作，将前行星排行星架输出的动力传至后行星排的后太阳轮。

后行星排：当一档工作时，F1单向离合器锁止，行星架固定。当一档有发动机制动时，B2制动器工作，行星架固定。动力由后太阳轮输入，从齿圈输出。根据运动特性方程有：

图2 一档动力流示意图

2.2 二档动力流及速比计算

当二档工作时，C1离合器工作，B1制动器工作。

前行星排：动力从涡轮轴传至齿圈，太阳轮固定，行星架输出。C1离合器工作，将前行星排行星架输出的动力传至后行星排的后太阳轮。

后行星排：B1制动器工作，前太阳轮固定。动力从后太阳轮输入，从齿圈输出。根据运动特性方程有：

图3 二档动力流示意图

2.3 三档动力流及速比计算

当三档工作时，C1离合器工作，C3离合器工作。

前行星排：动力从涡轮轴传至齿圈，太阳轮固定，行星架输出。C1离合器工作，将前行星排行星架输出的动力传至后行星排的后太阳轮。C3离合器工作，同时将前行星排行星架输出的动力传至后行星排的前太阳轮。

后行星排：动力从前太阳轮和后太阳轮共同输入，从齿圈输出，整个后行星排一起转动。根据运动特性方程有：

图4 三档动力流示意图

2.4 四档动力流及速比计算

当四档工作时，C1离合器工作，C2离合器工作。

前行星排：动力从涡轮轴传至齿圈，太阳轮固定，行星架输出。C1离合器工作，将前行星排行星架输出的动力传至后行星排的后太阳轮。

后行星排：C2离合器工作，将输入轴的动力传至后行星排行星架。动力从行星架和后太阳轮共同输入，从齿圈输出。根据运动特性方程有：

图5 四档动力流示意图

2.5 五档动力流及速比计算

当五档工作时，C2离合器工作，C3离合器工作。

前行星排：动力从涡轮轴传至齿圈，太阳轮固定，行星架输出。C3离合器工作，将前行星排行星架输出的动力传至后行星排的前太阳轮。

后行星排：C2离合器工作，将输入轴的动力传至后行星排行星架。动力从行星架和前太阳轮共同输入，从齿圈输出。根据运动特性方程有：

图6 五档动力流示意图

2.6 六档动力流及速比计算

当六档工作时，C2离合器工作，B1制动器工作。

前行星排：C1离合器不工作，不参与动力传递。

后行星排：C2离合器工作，将输入轴的动力传至后行星排行星架。B1制动器工作，后行星排的前太阳轮固定。动力从行星架输入，从齿圈输出。根据运动特性方程有：

图7 六档动力流示意图

2.7 R档动力流及速比计算

当R档工作时时，C3离合器工作，B2制动器工作。

前行星排：动力从涡轮轴传至齿圈，太阳轮固定，行星架输出。C3离合器工作，将前行星排行星架输出的动力传至后行星排的前太阳轮。

后行星排：B2制动器工作，后行星排的行星架固定。动力从前太阳轮输入，齿圈输出。根据运动特性方程有：

3 结语

本文分析了某款SUV 6AT 各档位动力流, 并基于拉维娜式行星齿轮机构的运动特性方程，对各档位的传动比进行了计算。文中所列的方程组和计算方法对其他自动变速器的速比计算具有一定的参考价值，也为自动变速器的设计和分析提供一定的理论依据。

[1] 焦安源,鲍力.拉维娜行星齿轮机构精确建模及运动分析[J].机械工程师,2008(11):36-38.

[2] 公彦军,赵韩,黄康,陈奇. 拉维娜行星齿轮机构的运动分析和传动效率计算[J].组合机床与自动化加工技术,2010(9):9-11.

[3] 赵雨旸,李涵武.拉维娜式自动变速器行星齿轮机构运动特性方程式的推导[J].机械工程师,2004（3）:49-50.